JP5729218B2 - 電子スロットル - Google Patents
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Description
従来技術の電子スロットルを、図6を参照して説明する。なお、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一機能物には同一符号を付すものである。
従来技術の電子スロットルは、吸気通路1を形成するスロットルハウジング100の一部に、電動アクチュエータ組付用の組付スペースを設け、この組付スペースに電動アクチュエータ3を構成する各部品(具体的には、電動モータ12、減速装置13、回転角度センサ15など)を組付ける構成を採用していた。
即ち、従来技術は、スロットルハウジング100に電動アクチュエータ3が組付けられるものであった。
このため、従来の技術では、その対策として、電動アクチュエータ3を構成する各部品を耐熱仕様にする必要があり、大幅なコストアップを招く不具合があった。
請求項1の電子スロットルは、ボアハウジング(吸気通路が内部に形成され、バルブが内部に組入れられるハウジング)と、アクチュエータハウジング(電動アクチュエータが組付けられるハウジング)とを別体で設けて、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの間に隙間を形成し、バルブを回転自在に支持するベアリングを、アクチュエータハウジングに設け、ボアハウジングおよびアクチュエータハウジングのそれぞれを固定対象物(電子スロットルを車両に固定する部材:例えば、エンジンに支持される部材)に固定する構成を採用する。
アクチュエータハウジングを固定対象物に固定する構成により、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの結合力(ボアハウジングに対するアクチュエータハウジングの支持力)を小さくすることができる。
これによって、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの接触箇所を減らし、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの隙間(接触しない範囲)を増やすことができる。
その結果、吸気温度が高くても電動アクチュエータへの伝熱が抑えられる。このため、電子スロットルが調整する吸気温度が高くても、電動アクチュエータを構成する各部品の耐熱仕様化を回避することができ、コストアップを防ぐことができる。
請求項2は、アクチュエータ固定部が、電動モータに近い部位に設けられる。
重量の大きい電動モータに近い部分でアクチュエータハウジングが支持されることにより、電動モータの支持強度が高まり、電動モータの耐震性を向上することができる。
請求項3は、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの接触箇所の全部または一部に、接触面積を減らすローレット加工を施すものである。
ローレット加工により、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの接触面積を低減できるため、ボアハウジングからアクチュエータハウジングへの伝熱をより小さく抑えることができる。
請求項4は、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの接触箇所の全部または一部に、ボアハウジングからアクチュエータハウジングへの伝熱を抑える断熱材を介在させるものである。
断熱材により、ボアハウジングからアクチュエータハウジングへの伝熱をより小さく抑えることができる。
また、ボアハウジングとアクチュエータハウジングの接触箇所にシール性が要求される場合には、断熱材にシール機能を持たせることにより、接触箇所のシール性を高めることができる。
電子スロットルは、エンジンに吸気を導く吸気通路1の開度を調整するバルブ2と、このバルブ2を駆動する電動アクチュエータ3とを具備し、電子スロットルを車両に取り付けるための固定対象物(図示しない)に固定して用いられる。
具体的には、ボアハウジング4に設けられたボア固定部6によってボアハウジング4が固定対象物に固定され、アクチュエータハウジング5に設けられたアクチュエータ固定部7によってアクチュエータハウジング5が固定対象物に固定されるものである。
このように、アクチュエータハウジング5を固定対象物に固定することで、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の結合力(支持力)を小さくすることが可能になり、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の隙間α(接触しない範囲)を増やすことができる。
なお、実施例において、上記[発明を実施するための形態]と同一機能物には同一符号を付して説明するものである。
実施例1を図1、図2を参照して説明する。
(電子スロットルの説明)
この実施例の電子スロットルは、吸気温度の高い部位に用いられる。
具体的な一例として、電子スロットルが搭載される車両は、エンジンが吸引する吸気の過給を行う吸気過給器(ターボチャージャ等)と、吸気過給器のコンプレッサによって加圧されて温度上昇した吸気の冷却を行うインタークーラとを搭載する。
そして、インタークーラが電子スロットルの吸気下流側(例えば、インテークマニホールドの内部)に配置されるものであり、電子スロットルは吸気過給器のコンプレッサで加圧されてインタークーラで冷却される前の吸気(温度の高い吸気)が通過するものである。
・吸気通路1の開度調整を行うバルブ本体10と、
・このバルブ本体10に駆動力を付与する電動アクチュエータ3と、
を備えて構成される。
・内部に吸気通路1が形成されるボアハウジング4と、
・吸気通路1の内部に組み入れられて、吸気通路1の開度調整を行うバルブ2と、
を備える。
・ボアハウジング4と別体に設けられたアクチュエータハウジング5と、
・このアクチュエータハウジング5の外部へ突出し、ボアハウジング4内に挿入配置されるシャフト11と、
・通電により回転力を発生する電動モータ12と、
・この電動モータ12の回転出力を増幅してシャフト11を駆動する減速装置13と、
・シャフト11(バルブ2)を所定の開度へ戻すバネ力発生手段14と、
・シャフト11の開度(バルブ2の回転角度)を検出する回転角センサ15と、
を備える。
ボアハウジング4は、金属材料または樹脂材料によって製造される通路部材であり、その内部に円筒状の吸気通路1(具体的には、エンジンに通じる吸気通路の一部)が形成される。
ボアハウジング4には、シャフト11が挿入配置されるシャフト挿通穴16が設けられている。シャフト11は、吸気通路1を貫通し、吸気通路1の流線方向(ボア軸:吸気の流れ方向に沿う吸気通路1の中心軸)に直交する方向に組付けられるものであり、シャフト挿通穴16は、ボアハウジング4を貫通して設けられる。
一方、シャフト11の根元側(図1右側)は、アクチュエータハウジング5に設けられたベアリング18(図中、転がりベアリング)によって回転自在に支持されるものである。
この3つのボア固定部6は、既存の電子スロットルに設けられる4つのボルト挿通部のうちの3つのボルト挿通部の位置に一致して設けられている。
なお、後述するアクチュエータ固定部7は、既存の電子スロットルに設けられる4つのボルト挿通部のうちの残りの1つのボルト挿通部の位置に設けられるものである。
即ち、バルブ2は、シャフト11をボアハウジング4に組み付けた後に、吸気通路1の内部に組み入れられて、ネジやカシメ等の固定手段19によってシャフト11に固定されるものであり、シャフト11と一体に回動して吸気通路1の開口面積を可変するものである。
このアクチュエータハウジング5には、ネジ等の締結手段によって着脱可能なギヤカバー21が装着される。そして、アクチュエータハウジング5に形成されたモータ収容室22に電動モータ12が収容され、アクチュエータハウジング5とギヤカバー21との間に形成された空間に、減速装置13、バネ力発生手段14等が収容される。
3箇所の結合部23のうちの2箇所は、ネジまたは溶接(溶着を含む)などの結合手段24であり、この結合手段24には、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の局部的な接触を行うための膨出部25が設けられている。即ち、局部的に設けられた膨出部25においてネジや溶接などの結合手段24を用いてボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の結合を行うように設けられている。
なお、図1では、膨出部25がアクチュエータハウジング5側に形成される例を示すが、限定されるものではなく、膨出部25をボアハウジング4側に設けるものであっても良い。
具体的にこの実施例では、シャフト11の周囲のアクチュエータハウジング5に略筒状の凸部26aを設け、この凸部26aをシャフト11の周囲のボアハウジング4に設けた凹部26bに圧入することで、
(i)ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5との間のシール性を確保するとともに、
(ii)ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5をシャフト11の周囲において結合するものである。
なお、この実施例では、凸部26aをアクチュエータハウジング5側に設け、凹部26bをボアハウジング4側に設ける例を示すが、限定されるものではなく、逆であっても良い。
凹部26bの圧入方向の深さL1(シャフト11の軸方向に沿う長さ)は、凹部26bと凸部26aの圧入代L2(凹部26bと凸部26aがシャフト11の軸方向に沿って重なる長さ)より深く設けられている。
これにより、凸部26aの先端面(図2の左端)と、凹部26bの底面との間に隙間βが設けられ、凸部26aと凹部26bの接触面積を減らすことができ、結果的に圧入部26における伝熱を抑えることができる。
具体的に、アクチュエータ固定部7は、図1に示すように、電動モータ12に近い部分に設けられるものであり、既存の電子スロットルに設けられる4つのボルト挿通部のうち、電動モータ12に最も近い位置のボルト挿通部の位置に一致するものである。
中間ギヤ32は、大径ギヤ32aと小径ギヤ32bが同芯で設けられた2重歯車であり、アクチュエータハウジング5とギヤカバー21とにより支持される支持軸34によって回転自在に支持される。そして、大径ギヤ32aがモータギヤ31と常に噛合し、小径ギヤ32bが最終ギヤ33と常に噛合する。
最終ギヤ33は、シャフト11の端部のカシメ部によって固定された大径の外歯歯車であり、噛合歯(外歯)はバルブ2の回動に伴う範囲のみに設けられている。具体的に最終ギヤ33は、例えば樹脂材料によって設けられる。
具体的に、回転角センサ15は、2つの部材の相対回転を非接触で検出する磁気型センサであり、最終ギヤ33の内部にインサートされてシャフト11と一体に回転する略筒状を呈する磁気回路部38と、ギヤカバー21に取り付けられて磁気回路部38に対して非接触に配置される磁気検出部39とで構成され、この磁気検出部39の発生する電圧信号(ホールICの出力信号)がECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)に与えられる。
なお、ECUは、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置であり、回転角センサ15によって検出される実際のバルブ開度が、アクセルペダル開度によって設定された目標開度となるように電動モータ12をフィードバック制御するように設けられている。
この実施例の電子スロットルは、上述したように、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5とを別体で設けて、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の間に隙間α(接触しない範囲)を形成し、バルブ2を回転自在に支持するベアリング18を、アクチュエータハウジング5に設け、ボアハウジング4を固定対象物に直接固定するとともに、アクチュエータハウジング5も固定対象物に直接固定するものである。
このため、電動アクチュエータ3の支持力を高めることができ、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の接触箇所を減らし、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の隙間α(接触しない範囲)を増やすことができる。
これにより、吸気温度が高くてもベアリング18および電動アクチュエータ3が組付けられるアクチュエータハウジング5への伝熱が抑えられる。その結果、ベアリング18を含め、電動アクチュエータ3を構成する各部品の耐熱仕様化を回避することができ、吸気温度が高い部位に用いられる電子スロットルのコストアップを防ぐことができる。
この実施例の電子スロットルは、上述したように、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5が、局部的な結合部23を用いて結合される。
局部的な結合部23によりボアハウジング4とアクチュエータハウジング5が結合されることにより、電子スロットルが固定対象物に取り付けられていない状態であっても、一体化した電子スロットルとして取り扱うことができる。
この実施例の電子スロットルは、上述したように、アクチュエータハウジング5を固定対象物に固定するためのアクチュエータ固定部7を、電動モータ12に近い部位に設けている。
重量の大きい電動モータ12に近い部分が固定対象物に支持されることにより、電動モータ12の支持強度を高めることができる。このため、電動モータ12の耐震性を向上することができ、振動に対する電子スロットルの信頼性を高めることができる。
実施例2を図3を参照して説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例1と同一符号は同一機能物を示すものである。
この実施例2は、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の接触箇所の全部または一部に、接触面積を減らすローレット加工41を施すものである。
具体的な一例として、この実施例2は、凸部26aと凹部26bの圧入部26(具体的には、凸部26aの外周面)にローレット加工41を施して、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の接触面積の低減を図るものである。
また、ローレット加工41を凸部26aの外周面に設けているが、凹部26bの内周面に設けても良い。
また、ローレット加工41が施される箇所は、圧入箇所に限定されるものではなく、他の結合部23(例えば、図1に示す膨出部25の先端部など)にローレット加工41を施しても良い。
実施例3を図4を参照して説明する。
この実施例3は、ボアハウジング4とアクチュエータハウジング5の接触箇所の全部または一部に、ボアハウジング4からアクチュエータハウジング5への伝熱を抑える断熱材42を介在させるものである。
具体的な一例として、この実施例3は、図4に示すように、凸部26aと凹部26bの間に断熱材42(ボアハウジング4およびアクチュエータハウジング5より伝熱抵抗の大きい材質よりなる部材:例えば、ゴム製のシール部材)を配置するものである。
また、断熱材42の一例としてシール部材を用いることにより、凸部26aと凹部26bのシール性を高めることができる。
なお、図4では、ローレット加工41と断熱材42とを組み合わせる例を示すが、ローレット加工41が施されていない凸部26aと凹部26bの間に断熱材42を設けても良い。
実施例4を図5を参照して説明する。
(実施例4の特徴技術1)
上記の実施例1では、圧入部26によって凸部26aと凹部26bの間のシールを行う例を示した。
これに対し、この実施例4は、圧入を廃止し、凸部26aと凹部26bの間にゴム製のOリング43を配置して、このOリング43によって凸部26aと凹部26bの間をシールするものである。
また、Oリング43を用いることにより、凸部26aと凹部26bの間の接触面積が減るとともに、Oリング43が実施例3で示した断熱材42として機能することにより、ボアハウジング4からアクチュエータハウジング5への伝熱をより小さく抑えることができ、電動アクチュエータ3の温度が吸気温度によって加熱されない効果を高めることができる。
上記の実施例1では、アクチュエータ固定部7が、ボア固定部6とは独立して固定対象物に締結される例を示した。
これに対し、この実施例4は、実施例1で示したネジ等による結合手段24および局部的な膨出部25を廃止し、アクチュエータ固定部7がボア固定部6と重ねられた状態で固定対象物に締結されるものである。
これにより、エンジンに組付けられた状態において、バルブ本体10と電動アクチュエータ3の剛性がより高められ、電子スロットルの耐震性を高めることができる。
さらに、この実施例4は、
(i)モータハウジングにおけるモータ収容室22の底側(図5の左側)にステー等の連結部材44を結合し、
(ii)この連結部材44の一部を、モータ収容室22の底側に最も近いボア固定部6とともに固定対象物に共締めするように設けられている。
これにより、電子スロットルがエンジンに組付けられた状態において、重量の大きい電動モータ12の支持強度をさらに高めることができ、振動に対する電子スロットルの信頼性を高めることができる。
2 バルブ
3 電動アクチュエータ
4 ボアハウジング
5 アクチュエータハウジング
6 ボア固定部
7 アクチュエータ固定部
12 電動モータ
18 ベアリング
23 局部的な結合部
41 ローレット加工
42 断熱材
α ボアハウジングとアクチュエータハウジングの隙間
Claims (4)
- エンジンに吸気を導く吸気通路(1)の開度を調整するバルブ(2)と、このバルブ(2)を駆動する電動アクチュエータ(3)とを具備し、車両締結用の固定対象物に固定して用いられる電子スロットルにおいて、
前記吸気通路(1)が内部に形成されるボアハウジング(4)と、前記電動アクチュエータ(3)が組付けられるアクチュエータハウジング(5)とを別体で設けて、前記ボアハウジング(4)と前記アクチュエータハウジング(5)の間に隙間(α)を形成し、
前記バルブ(2)を回転自在に支持するベアリング(18)が、前記アクチュエータハウジング(5)に設けられており、
前記ボアハウジング(4)は、当該ボアハウジング(4)に設けられたボア固定部(6)によって前記固定対象物に固定され、
前記アクチュエータハウジング(5)は、当該アクチュエータハウジング(5)に設けられたアクチュエータ固定部(7)によって前記固定対象物に固定されることを特徴とする電子スロットル。 - 請求項1に記載の電子スロットルにおいて、
前記アクチュエータ固定部(7)は、前記アクチュエータハウジング(5)の内部に配置される電動モータ(12)に近い部位に設けられることを特徴とする電子スロットル。 - 請求項1または請求項2に記載の電子スロットルにおいて、
前記ボアハウジング(4)と前記アクチュエータハウジング(5)の接触箇所の全部または一部には、接触面積を減らすローレット加工(41)が施されることを特徴とする電子スロットル。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子スロットルにおいて、
前記ボアハウジング(4)と前記アクチュエータハウジング(5)の接触箇所の全部または一部には、前記ボアハウジング(4)から前記アクチュエータハウジング(5)への伝熱を抑える断熱材(42)が介在されることを特徴とする電子スロットル。
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